2018
Хіміки з Чиказького університету розробили спосіб змінювати лише один атом у молекулярному каркасі, не перебудовуючи всю сполуку з нуля. Нова реакція дозволяє напряму перетворювати ізоксазоли на піроли — клас молекул, який часто зустрічається у біологічно активних сполуках і лікарських речовинах.
Піроли мають важливе значення не лише у фармацевтичній хімії. Структури цього типу є частиною гему, завдяки якому кров переносить кисень, а також хлорофілу, необхідного рослинам для фотосинтезу. Водночас у лабораторії деякі пірольні сполуки складно й дорого синтезувати.
У піролів є дуже схожі «родичі» — ізоксазоли. Їхні кільця відрізняються лише одним атомом: там, де в піролі міститься атом вуглецю, в ізоксазолі є кисень. При цьому ізоксазоли часто значно легше отримувати. Для одного з прикладів, наведених дослідниками, грам ізоксазольної версії коштував приблизно 11 доларів, тоді як відповідний пірол — близько 2000 доларів.
Лабораторія професора Марка Левіна займається так званим редагуванням молекулярного скелета. Ідея полягає в тому, щоб не синтезувати потрібну молекулу заново через довгу послідовність реакцій, а взяти вже готову близьку структуру і точково замінити в ній один із атомів.
У новій роботі команда шукала прямий шлях від ізоксазолу до піролу. Після серії експериментів хіміки знайшли процедуру, яка суттєво скорочує кількість етапів і дозволяє провести перетворення за один-два дні. Реакцію можна виконувати від початку до кінця в одній колбі.
Ключовим етапом стало приєднання до кільця спеціальної пропаргільної групи, яка містить три атоми вуглецю. Після цього кільце розкривають, а атом кисню в його структурі замінюється одним із нових атомів вуглецю. У підсумку утворюється потрібний пірольний каркас.
Такий підхід особливо цікавий для пошуку ліків, оскільки фармацевтичним хімікам часто потрібно швидко створити серію дуже схожих молекул і перевірити, як невелика структурна зміна впливає на їхню дію. Можливість зберегти майже весь каркас і змінити лише один атом дає змогу точніше досліджувати зв’язок між структурою та властивостями.
Автори зазначають, що метод поки працює не для всіх можливих варіантів молекул. Наступним завданням команди буде розширення кола сполук, до яких можна застосовувати таку заміну. Результати роботи опубліковано в журналі Nature.
https://phys.org/news/2026-08-method-swaps-atom-molecule-drug.html
